• Title, Summary, Keyword: 남조류

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Prediction of cyanobacteria population based on Poisson regression based on hydro-meteorological condition (수문기상 조건을 고려한 Poisson regression 기반의 Cyanobacteria 개체수 예측)

  • Cho, Hemie;Huong, Nguyen Thi;Moon, Jangwon;Kwon, Hyun-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.208-208
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    • 2020
  • 지구온난화와 하천환경의 변화로 수질 오염이 심각해지고 녹조 현상 등의 피해가 증가하고 있다. 특히, 기후변화로 인해 온도와 강우량의 변동성이 동시에 증가하고 있어 하천의 수환경 관리측면에서 어려움이 증가하고 있다. 최근 하천 개발 사업으로 인한 인공 구조물 축조로 하천의 오염도 변화는 중요한 논점으로 대두되었으며, 그에 따라 정확한 수질 전망이 요구되고 있다. 녹조평가에 있어 주요 대리변수(proxy variable)로 chlorophyll-a(Chl-a)가 사용되고 있지만, Chl-a는 규조류와 남조류(cyanobacteria) 모두에서 발견되는 지표로서, 녹조의 유해성을 Chl-a 수질 지표만을 사용하여 판단하기에는 한계가 있다. Chl-a뿐만 아니라 수질에 대한 유량, 온도, 영양염류 등의 영향 또한 기존 연구에서 밝혀진 바 있다. 하지만 기존의 물리기반의 결정론적모형은 수질의 추계학적(stochastic) 특성을 반영하는데 제한적이며, 다양한 수문기상학적 조건을 고려한 시나리오 기반의 분석을 수행하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 특정 지점의 보 건설 이후 수문기상 자료를 이용하여 유해 남조류 개체수와 관계있는 수문기상학적 요인을 평가하고 최종적으로 Bayesian Poisson Regression 기반의 중·장기 녹조 예측 모형을 개발하였으며, 해설결과에 대한 불확실성 정보도 제공할 수 있도록 하였다.

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Simulations of the Effect of Flow Control and Phosphate Loading on the Reduction of Algae Biomass in Gangjeong-Goryong Weir (유량 조절과 인 부하 변동에 따른 강정고령보 조류저감 효과 수치 모의)

  • Park, Dae-Yeon;Kim, Sung-Jin;Park, Hyung-Seok;Chung, Se-Woong
    • Journal of Environmental Impact Assessment
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    • v.28 no.6
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    • pp.507-524
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    • 2019
  • The purpose of this study was to validate the EFDC model for the weir pool of Gangjeong-Goryong Weir located in Nakdong River, and evaluate the effect of flow control and phosphate loading reduction on the water quality and algae biomass by group (Diatom, Green, Cyanobacteria). As a result of model validation using 2018 experimental data,the time series of water level and vertical distribution of water temperature, DO, organic matter, nitrogen, and phosphorus time series were properly simulated. Seasonal fluctuations of algae biomass by group were adequately reproduced, but the deviations between measured and simulated values were significant in some periods. As a result of scenario simulations to control the water level and flow rate, the thermal stratification was resolved as the water level was lowered and the flow rate increased. The flow velocity at which the water temperature stratification was resolved was about 0.1 m/s, which is consistent with the previous study results of Baekje Weir in Geum River. Simulations of the 2Q flow scenario showed that Chl-a decreased by 8.7% and the cell density of diatom and green algae declined. The cell density of cyanobacteria increased, however, because the high concentrations of cyanobacteria in the upstream boundary conditions directly affected downstream due to increased flow velocity. In the scenario simulation of reducing the influent phosphate load concentration (average 0.056 mg/L) to 50%, Chl-a decreased by 13.6%.The results suggest that the upstream algae concentration and phosphorus load reduction should be considered simultaneously with hydraulic control to prevent algal overgrowth of Gangjeong-Goryong Weir.

Seasonal Changes of Phytoplankton Community in the Woopo and Mokpo Swamp (우포늪과 목포늪의 식물플랑크톤 군집의 계절적 변동)

  • Kim, Han-Soon
    • Korean Journal of Ecology and Environment
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    • v.34 no.2
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    • pp.90-97
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    • 2001
  • The seasonal changes in phytoplankton standing crops, species composition, dominant species, species diversity and physico-chemical characteristics in Woopo and Mokpo swamps were studied from January to December, 1998. Phytoplankton of a total 353 taxa were identified, the composition of phytoplankton community was characetrized by green algae and diatoms and quantity composition of standing crops was dominated by green alga Oscillatoria sp. was especially prominent. The standing crops varied from 108 cells/ml and 118 cells/ml to 19,178 cells and 38,393 cells/ml in Woopo and Mokpo swamps, respectively. The maximum algal density was observed in November, Micractinium pusillum and Oscillatoria sp. usually contributed 83.2% to total cell numbers in Woopo swamp. However, the maximum density occurred in May when Oscillatoria sp. formed bloom in Mokpo swamp. The low species diversity of the phytoplankton coincided with maximum standing crops of the filamentous blue-green alga Oscillatoria sp. and green alga Micractinium pusillum in May and November.

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Development of optimization method for water quality prediction accuracy (수질예측 정확도를 위한 최적화 기법 개발)

  • Lee, Seung Jae;Kim, Hyeon Sik;Sohn, Byeong Yong;Han, Ji Hyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.41-41
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    • 2018
  • 하천과 저수지의 수질을 예측하고 관리하는데 수리 수질예측모형이 널리 활용되고 있다. 수질예측모형은 유역이나 수체 내의 오염물질 이동경로나 농도를 수치해석 방법으로 계산하여 사용자가 필요로 하는 지점과 시점에서의 수질자료 생산하는데 활용되고 있다. 수질예측모형은 검 보정을 통해 정확도를 확보하며, 정확도의 확보를 위해서는 높은 수준의 전문성을 필요로 한다. 특히 시행착오법으로 모형을 보정하는 경우 많은 시간과 노력을 필요로 하게 되며, 보정계수를 과대 혹은 과소로 모형에 적용하는 오류를 범하기 쉽고 모델러의 주관이 관여되기 쉽다. 그래서 본 연구에서는 CE-QUAL-W2모형의 조류항목에 대한 모형 보정을 위하여 Chl-a와 남조류세포수에서 주로 활용되고 있는 보정계수에 대한 민감도 분석 결과를 토대로 매개변수별 모의결과 변화율을 산정하였으며, 시기적 경향성을 재현하기 위해 Ensemble-Bagging 기법과 머신 러닝 기법을 적용하여 모형 구동횟수를 최소화 할 수 있는 방법으로 구성하였다. Chl-a를 보정하기 위한 매개변수는 9개를 선정하였으며, 규조류, 남조류, 녹조류에 총 27개 매개 변수를 민감도 분석으로 도출 한 후 예상 변화율 대비 이벤트별 모의치와 실측치 간 %difference가 유사하도록 매개변수를 조정하였다. 또한 각 이벤트 조합의 매개변수 빈도수와 매개변수별 예상변화율, 시기적 조류특성을 고려하여 가중치를 도출하였으며, 1회 보정에 맞춰 Chl-a 모델 실행결과를 %difference로 평가한 후 "good"등급을 만족할 때까지 반복 적용하였다. 남조류세포수의 경우 Chl-a에 맞춰 매개변수 최적화 이후 남조류세포수 농도를 세포수로 환산하기 위한 CACEL에 대해 머신러닝 기법을 적용하였으며, CACEL 추정변화율 회귀식에 따라 평가 한 후 %difference "good"등급 이상을 만족할 때까지 반복 수행하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 수질예측모형의 정확도를 확보하기 위하여 최적화 기법을 적용하였으며, 이를 통해 모형을 보정하는 과정에서 요구되는 시간과 노력을 줄일 수 있도록 하였으며, Ensemble기법과 머신러닝 기법을 적용하여 모형보정계수 적용에 객관성을 확보할 수 있도록 하였다.

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Variation of cyanobacteria occurrence pattern and environmental factors in Lake Juam (주암호 유해남조류 출현양상과 환경요인 변화)

  • Chung, Hyeonsu;Son, Misun;Ryu, Hui-Seong;Park, Chang Hee;Lee, Rury;Cho, Misun;Lim, Chaehong;Park, Jonghwan;Kim, Kyunghyun
    • Korean Journal of Environmental Biology
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    • v.37 no.4
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    • pp.640-651
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    • 2019
  • The study analyzed the relationship between harmful cyanobacteria and physicochemical factors in Lake Juam from 2005 to 2018. The research locations were designated St. 1 (Juam-Dam) and St. 2 (Sinpyong). Harmful cyanobacteria was found in four genera (Microcystis sp., Anabaena sp., Aphanizomenon sp., Oscillatoria sp.). The average standing crops of harmful cyanobacteria in both locations were 2,575 cells mL-1 and 2,557 cells mL-1 from 2005 to 2011. Since 2012, there has been a significant decrease that the measurements were 42 cells mL-1 and 82 cells mL-1 from 2012 to 2018. To analyze the reason for the decrease in harmful cyanobacteria, Pearson's correlation and t-tests were performed on data collected during the summer period (June-September). Pearson's correlation showed a significantly positive correlation with total nitrogen(TN), outflow, and storage and a negative correlation with electrical conductivity. T-tests were conducted in two different periods and showed decreases in total nitrogen, electrical conductivity, and residence time. The average rainfall was decreased from 263.3 mm (2005-2011) to 219.9 mm (2012-2018) and total nitrogen was decreased from 0.912 mg L-1 (2005-2011) to 0.811 mg L-1 (2012-2018) and the same variability was seen in TP (total phosphorus). Therefore, it seems that the low-rainfall decreased the nutrients (TN) and variability in the TP, resulting in a decrease in harmful cyanobacteria in Lake Juam.

Marine Blue-green Algae in Korea (II) (한국 해산 남조류 (II))

  • Yu, Sun-Ae;Chae, Seung-Mun;Lee, Gi-Wan
    • The Journal of Natural Sciences
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    • v.6 no.1
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    • pp.5-39
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    • 1993
  • The Blue-green algae collected from whole coasts of Korea were investigated morphotaxonomically in order to list up Korean marine Cyanophyta and clarify their taxnomic position. As a result, 36 species, 20 genus, 6 families belonging to 3 orders were identified. Among these, 14 species were recorded for the first time in Korea. They are Chroococcus minutus (K$\"{u}$tzing) N$\"{a}$geli, Merismopedia punctata Meyen, Microcystis ichtyoblabe K$\"{u}$zing, Dermocarpa leibleiniae (Reinsch) Born. et Thur., Hydrocoleum confluens (Setchell et Gardner) Drouet, Lyngbya sordida (Zanard.) Gomont, Phormidium forveolarum (Mont.) Gomont, Phormidium hansgieri Schmidle, Skujaella hildebrandtii (Gomont.) de Toni, Sphaeronema lithophila (Ercegovic) Umezaki, Spirulina tenerrima K$\"{u}$tzing, Hormothamnion enteromorphoides Grunow, Michrochaete aeruginea Batters, Michrochaete grisea Thuret ex Born. et flah.. Using the phase contrast microscope and the Nomarski interference micrope, we made photomicrographs of minute blue green algae. The cellular inclusions especially PHB(poly-$\SS$-hydroxy-butyrate) granules of the blue-green algae identified were investigated. The species clearly characteriged to have PHB granule were Lyngbya confervoides, L. semiplena, Phormidium corium, Sirocoleum kurzii, Hormothamnion enteromorphoides and Calothrix crustacea. These result would be fundamental data for estabilishing phylogenetic system of blue-green algae based on physio-biochemical characteristics in future.

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Identification of Alga-lytic Bacterium AK-07 and Its Enzyme Activities Associated with Degradability of Cyanobacterium Anabaena cylindrica (Anabaena cylindrica 분해세균 AK-07의 동정과 분해 관련 효소활성 조사)

  • Kim, Jeong-Dong;Han, Myung-Soo
    • Korean Journal of Ecology and Environment
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    • v.36 no.2
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    • pp.108-116
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    • 2003
  • To investigate bacteria with algal Iytic activities against Anabaena cylindrica when water blooming occurs and to study enzyme profiles of alga-Iytic bacteria, various bacterial strains were isolated from surface waters and sediments in eutrophic lakes or reservoirs in Korea. Abacterial strain AK-07 was characterized and identified as Acinetobacter johnsonii based on its16S rDNA base sequence. When AK-07 was co-cultivated with A. cylindrica, bacterial cells propagated to $8\;{\times}\;10^8$ cfu $ml^{-1}$ and Iyses algal cells. However, culture filtrates of AK-07 did not exhibit algal Iytic activities. That suggesting the enzymes on the surfaces of the bacterium might be effective algal Iytic agents to cause Iyses of cells. Acinetobacter johnsonii AK-07 exhibited high degradation activities against A. cylindrica, and formed alginase, caseinase, lipase, fucodian hydrolase, and laminarinase. Moreover, glycosidases for example ${\beta}$-galatosidase, ${\beta}$-glucosidase, ${\beta}$-glucosaminidase, and ${\beta}$-xylosidase, which hydrolyzed ${\beta}$-0-glycosidic bonds, were found in cell-free extracts of A. johnsonii AK-07. Other glycosidase such as ${\alpha}$-galctosidases, ${\alpha}$-N-Ac-galctosidases, ${\alpha}$-mannosidases, and ${\alpha}$- L-fuco-sidases, which cleavage ${\alpha}$-0-glycosidic bondsare not detected. In the results, enzyme systemsof A. johnsonii AK-07 were very complex to do-grade cell walls of cyanobacteria. The polysaccharides or peptidoglycans of A. cylindrica maybe hydrolyzed and metabolized to a range of easily utilizable monosaccharides or other low molecular weight organic substances by strain AK-07 of A. johnsonii.

국내 해양식물플랑크톤의 주요종과 분포

  • 문성기;최철만
    • Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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    • pp.85-87
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    • 2003
  • 문헌 32편에서 조사된 출현종수는 43종에서 200종까지였고, 그 중에서 주요종수는 2종에서 27종까지로 조사되었다. 본 조사에서 기록한 주요종은 모두 50속 116종이었고, 규조류 34속 89종(76.6%), 와편모조류 11속 22종(18.9%), 황갈색조류 2속 2종(1.7%), 남조류, 라피도조류, 유글레나조류가 각각 1속 1종(0.9%)이었다. 생태적 특성을 반영하는 주요종으로서는 우점종이 Actinoptychus serunius를 비롯하여 79종, 출현빈번종이 Coscinodiscus centralis를 비롯하여 50종, 적조원인종이 Cochlodinium polykrikoides를 비롯한 36종이었다. 또한 3가지의 주요 특성을 모두 지닌 종은 Prorocentrum micans를 비롯한 11종이었다. 여러 문헌에서 주요종으로 언급했던 종은 규조류인 Skeletonema costatum이었고 단일 속(genus)으로서 18종의 많은 종이 조사된 속은 Chaetoceros속이었다.

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Development of pretreatment system for algae reduction in water treatment plant (정수장 유입조류 저감을 위한 전처리 시스템 개발)

  • Yum, Sang leen
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1-1
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    • 2017
  • 녹조현상은 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류(식물 플랑크톤)가 대량 증식하여 수면에 집적하게 되고 물의 색을 현저하게 녹색으로 변화시킴으로써 발생된다. 최근에는 이러한 녹조 현상이 광역화, 독성화, 장기화의 특성을 띠며 빈번히 발생되고 있다. 녹조현상은 독소를 발생시키는 남조류에 의해 수생식물에 악영향을 주는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 독소에 의한 가축에의 영향, 생태계 파괴로 인한 생태학적인 문제, 산소결핍으로 인한 물고기 및 각종 수중생물 폐사 등의 심각한 문제를 야기한다. 또한 조류는 식수에서 맛과 냄새를 유발할 뿐 아니라 Microcystin-LR과 같은 유해한 독소를 배출하여 공중 보건을 위협한다. 이에 식수원으로 사용되는 하천의 조류 번식에 따른 대응방안 마련이 절실히 요구된다. 유입되는 조류로 부터의 정수처리 설비의 처리 부하를 줄이기 위해서는 취수시스템과 연계한 고속 전처리 조류 제거 시스템을 개발이 필요하다. 기존의 전기응집부상공정(Electro-Coagulation and Flotation, ECF)은 화학 약품(응집제) 투여량이 적은 이점이 있지만 비교적 긴 전기 분해 시간이 필요하여 기존 정수처리 시스템과 연계성에 있어 한계가 있다. 이에 본 연구는 전기 분해 시간을 줄여 유입된 조류를 수 초 내에 응집하여 1분 이내에 조류를 분리하는 초고속 조류 전처리 기술을 개발하였다. 개발된 기술의 현장적용 및 실험 결과, 응집과정이 없이도 Chlo-a는 약 45 %의 제거 효율을 나타났다. 또한 응집제의 투입 및 전극에 의한 부상시스템에 의해 Chlo-a가 약 80 %로 제거되는 것으로 나타나 빈번하게 발생되는 조류로부터 안정적인 물 공급을 위한 전처리 공정으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

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